遥感概论第7章 热红外遥感数据 62.7 第7章 热红外遥感数据

温度（℃） 50－100 200 100 500 0－3600 20 -10 20 20 20 20 20 20 20 20 -10 20－400 100
发射率 0.02 0.03 0.03 0.35
0.7－0.8 0.82 0.85 0.90 0.90 0.92 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.96 0.96 0.97
调），植被在夜间为暖色调（浅色调） 农作物区，热红外传感器探测到的是土壤上农作物的辐射
温度，而不是土壤本身，因此夜间图像上为暖色调 城市地区水泥下垫面白天为暖色调，夜间为暖色调
热红外图像的解译
热图像是用黑—白色调的变化来描述地面景物的热反差， 图像色调深浅与温度分布是对应的
热红外图像的解译必须首先确定：(1)图像是正片还是负片； (2)图像获取的时间是白天还是夜间
转换定标法是通过建立不同传感器热辐射值之间的转换关 系进行辐射温度定标。例如
RTM =0.99255*R AVHRR-4.10172
传感器仅记录地物表面热辐射状况，与地物实际温度有误 差。多数情况，热红外图像的解译是定性的，定量解译是 热红外遥感研究中的重要问题。
热红外图像的成像时间
根据研究的目的不同，最佳的成像时间也不同，因为地物 的日温度是变化的。
热ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ外扫描图像的特点
昼夜都可成像 热红外图像记录了地物的热辐射特性，人眼是看不见的，
依赖于地物的昼夜辐射能量而成像，不受日照条件限制
记录的是地物热辐射强度 可认为是地物辐射温度的记录图，图像色调深浅与温度分
布对应，由于扩散作用，热红外图像边界不清晰且反应目 标信息偏大
影像分辨率较低 热红外扫描图像具有不规则性 可由云、雨、风、冷气流、无线电、胶片质量等影响产生，
信噪比(SNR或SRN比率)表示探测器的灵敏度 信号指由景物亮度的实际变化造成的图像亮度差异 噪声表示的变化与景物的亮度无关，可由大气、仪器引起 噪声大于信号，图像就失去意义
地物热特性
所有地物只要温度在绝对零度之上就会产生热辐射，地物 热辐射遵循黑体辐射定律。
黑体辐射 发射率(ελ)（或比辐射率）是物体与同样温度的黑体发 射能量的比率，即:
热特性的术语
热容量是指在压力一定的条件下，1g物质温度每升高1℃(或1卡) 所需要吸收的热量。
比热（Ｃ）是1g的物质温度升高1℃所需的总热量。 热传导率（Ｋ）是物体对热量通过的速度的量度。
热惯量P = KC
K 是 热 传 导 率 (cal·cm-1·sec-1·℃-1) ； C 是 比 热 (cal·gm-1·℃-1)；ρ是密度(gm·cm-3) 热惯量是两种物质之间传递热量的速度快慢程度的量度 热惯量低，其密度、热传导率、比热就低，说明它对周围温度 变化的反映比较迟钝，如木头、玻璃 热惯量高，其密度、热传导率、比热就高，说明它对周围温度 变化的反映比较敏感，如银、铜等金属 热惯量的应用见实例论文
都会发生，但地面常温下的热辐射峰值波长范围就发生在 6-15 μm。因此，我们把远红外（6-15 μm）波段作为热红 外遥感探测的主要光谱段。
热红外探测器
航空热探测器是以对热敏感的传感器为基础，通过飞机以 一定速度在地面上空飞行，探测地面实时辐射温度的差异
不同材料的探测元件在响应波长范围内的敏感峰值也不同
均可出现一些“热”假象，在影像解译时需特别注意。
TM4
TM6
热红外图像的辐射定标
内定标法是在扫描仪内部附有2个温度参考源，一个为 “最冷”，一个为“最热”，他们的温度被精确控制。此 法不能计算大气效应，因此测量辐射温度误差较大。
相关定标法是通过建立实际地表的测量值与相应扫描数据 之间的经验关系，来消除大气影响。完全校正大气影响所 需信息是不可能的，通常采用近似值或已选样本进行推算。
其次，热图像反映的是地物辐射能力的大小，并不能直接 转化为地表的温度。根据热红外图像定量计算地面温度是 当前热红外遥感定量研究的重点
通常比较明亮的 (白色和亮灰色) 代表温度比较高 的地物；比较暗 的(暗灰色和黑色 )代表温度比较低
的地物。
Landsat TM热红外数据
Landsat TM6为热红外波段，波长范围在10.4 ～12.5μm。
地物的日温度变化
热红外图像的成像波段
热红外遥感主要选用3～５μm和8～14μm两个光谱段 在3～5μm谱区，传感器可同时记录反射及发射的热辐射 在8～14μm谱区，热图像主要记录了地物自身的热辐射 白天的热红外图像，往往由于太阳光的直射性，不同方向
的地物会接收不同的太阳辐射量，形成热“阴影”，这种 现象一方面有助于目标识别，加强地形感，但也增加了影 像分析的复杂性。
常见地面的热特性
地面白天温度高，呈暖色调。夜间温度低，呈冷色调 水体的热惯性大，自身辐射的发射率高，在白天呈现冷色
调（暗色调），夜间呈现为比暖色调（亮色调） 海岸夜间或黎明前为浅色调；午后图像色调差异不明显。 由于水分蒸发时的冷却效应,湿地昼夜均较干燥地面冷 由于白天植被水分的蒸腾作用，在白天为冷色调（暗色
物体的辐射出射度
ελ= 同温度下黑体的辐射出 射度 灰体辐射
把发射率小于1，但发射率在所有波段都有恒定值的物体 称为灰体。 选择性辐射体 发射率随波长变化的物体称为选择性辐射体。
黑体、灰体和白选择性辐射体
一些常见物质的发射率
物质 亮铜 亮黄铜 亮银 合金钢 石墨 润滑油（镍底部厚膜）
雪 沙 木（刨光橡树） 混凝土 干土 砖（常见红色） 玻璃（刨光面） 湿土（渗透的） 蒸馏水 冰 钨丝灯 油漆（粗黑颜料）
概述
热红外遥感数据是指用热红外传感器探测地物在热红外光 谱段特性的数据。
红外（0.76-1000μm），在红外光谱段范围内，地物的辐 射特性差异很大，因此将红外又细分为：
近红外（0.76-3 μm ）、中红外（3-6 μm ） 远红外（即热红外，6-15 μm ）、超远红外（15-1000 μm ） 本章主要介绍6-15 μm的热红外数据，热辐射在许多波段